柳葉刀(Lancet):交通汙染對患有心肺疾病的老年人影響巨大!


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以後再也不敢去車來車往的路邊跳廣場舞了!


柳葉刀(Lancet):交通汙染對患有心肺疾病的老年人影響巨大!

空氣汙染眼下已經成為環境健康危害的首要危險因子,空氣汙染會增加由缺血性心臟病和慢性阻塞性肺病(COPD)引起的死亡率。由柴油動力汽車和摩托車輪胎和剎車片排放的汙染物組成了顆粒汙染物,例如PM10、PM2.5和比PM2.5還有細小的微粒,以及一些有毒有害的氣體,如二氧化氮(NO2)。

已經有不少文獻證實這些汙染物以及它們的混合汙染與早年死亡率的上升和不良的呼吸道事件及心血管事件存在著千絲萬縷的關聯。


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研究表明長期暴露於空氣汙染:會導致非吸菸的成年人的肺功能也會出現下降,尤其是年老者和慢性阻塞性肺疾病(COPD)的患者。而短時期暴露於高濃度的汙染環境不僅會使原本就有COPD的患者症狀加重,肺功能下降導致住院率上升,還會促發心肌缺血的患者疾病的急性發作,以及缺血性心臟病死亡率的上升。


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進行健康鍛鍊的群眾在暴露於柴油燃燒後的廢氣顆粒時會引起急性的支氣管收縮反應,同時產生動脈管壁的僵硬和肺部的炎症。誠然,對於健康志願者的研究也發現暴露於柴油燃燒後的廢氣顆粒會引起即刻的和一過性的動脈管壁的僵硬度上升。

進一步的研究發現,缺血性心臟病患者再度暴露於柴油燃燒後的廢氣顆粒時會出現ST段壓低的心肌缺血的表現。在2007年的一項研究中,研究人員發現當哮喘患者行走在倫敦繁忙的商業街邊,暴露於高水平的柴油汽車尾氣汙染的環境中時,他們的一秒用力呼氣容積(FEV1)會明顯下降,並引發肺部炎症。


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由於目前關於環境汙染對COPD和缺血性心臟病的效應方面的研究比較缺乏,《柳葉刀》雜誌刊發了一項隨機、交叉研究,考察了年齡為60歲及以上的慢性肺病或心臟病患者和按年齡匹配的健康對照者,在交通汙染的道路上行走或在無交通汙染的區域行走對呼吸和心血管的影響。


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方法


在這項隨機、交叉研究中,研究人員招募了60歲及以上的男性和女性,這些參與者均為經造影證實的穩定性缺血性心臟病(IHD)或臨床穩定6個月的慢性阻塞性肺疾病全球倡議2期COPD患者,並按年齡匹配健康志願者。COPD患者要求FEV1/FVC<0.7,FEV1預測值<80%。缺血性心臟病或COPD患者是從已有數據庫或布朗普頓與哈菲爾德NHS信託基金的呼吸和心臟門診招募而來的患者,按年齡匹配的健康志願者是通過廣告和已有數據庫招募而來的。

所有受試者至少在12個月內無吸菸,並且在研究期內服用受試者醫生推薦的藥物。然後將受試者隨機分配至倫敦商業街(牛津街)或市區公園(海德公園)進行2 h的散步,選擇牛津街是因為那裡主要是公交車和出租車,大多數是柴油動力;而海德公園沒有交通流量,空氣清新。在開始散步行走之前,在醫院的實驗室進行了基線數據的採集,圖1展示了整個研究過程健康結果測定的時間軸。氣短用改良的醫學研究委員會呼吸困難量表來測定,咳嗽、咳痰、喘息、出汗用0~4等級來表示。FEV1和FVC用肺活量測定儀來測定,用脈衝振盪法來測定5和20Hz時的呼吸道阻力(R5和R20)。呼出氣一氧化氮(FeNO)用便攜式電化學檢測儀檢測,脈搏傳播速度(PWV)和壓力反射波增強指數(AI)採用德國脈全的產品VICORDER來測定。其中中心動脈的脈搏傳播速度和壓力反射波增強指數均是用來評估動脈的僵硬程度的。隨後在散步過程中,測量並記錄環境中炭黑、細顆粒物(PM10和PM2.5)、超細顆粒物和二氧化氮(NO2)的濃度。


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圖1.展示了整個研究過程健康結果測定的時間軸


結果


從2012年10月到2014年6月,該研究共納入了135名參與者,其中40人為健康志願者,40人為COPD患者,39人為IHD患者。參與者的基線數據與特徵可見下表。


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圖2:我們可以看到參與者在行走時環境中炭黑、NO2、PM2.5、PM10、超細微粒汙染物和噪音水平的濃度,所有這些水平都是牛津街顯著高於海德公園。不過這兩處的環境溫度與相對溼度並沒有顯著區別。2小時平均行走距離海德公園為4.78km,牛津街為4.62km。


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圖2


圖3:在牛津街行走2個小時後,與在海德公園行走2小時相比,COPD患者的咳嗽、咳痰、呼吸急促、喘息的評分更高,它們的OR分別達到了1.95、3.15、1.86和4.00;而IHD患者只出現了咳嗽的評分升高(OR=4.13)。健康志願者在牛津街行走2小時後沒有出現任何的症狀加重,沒有出現咳嗽、咳痰、呼吸急促、喘息或出汗的評分升高。

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圖3


圖4A:在健康志願者,海德公園行走1小時內FEV1就出現了上升,高峰出現在5~6小時,平均上升7.6%;這樣的上升狀態一直持續到第26小時,此時FEV1上升3.6%。在牛津街行走的健康志願者,FEV1僅有輕度的上升,較海德公園的升高相比低了許多。在COPD和IHD患者,也可以看到類似的FEV1升高的趨勢,在海德公園和牛津街行走了5小時後,與健康志願者海德公園行走後相比,FEV1上升較小,COPD患者僅分別升高3.3%和4.6%,IHD患者分別升高3.2%和4.1%。行走6小時後,結果仍保持類似,COPD患者FEV1僅分別升高3.2%和4.4%,IHD患者FEV1分別升高4.4%和4.6%。行走結束後,無論COPD患者還是IHD患者,在牛津街行走與在海德公園行走之間的FEV1並沒有顯著的差別。


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圖4.A


圖4B:就用力肺活量(FVC)來說,健康志願者在海德公園行走3小時和5小時後,FVC可以分別提高3.07%和4.36%。但是在牛津街行走時,任何時間點都沒有看到FVC的提升。同樣,COPD患者在海德公園行走時的第1、3、5小時,IHD患者在海德公園行走時的第1、2、3、5、6、26小時,他們的FVC都有所提高,提高的幅度較在牛津街行走時高不少。

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圖4.B


圖5:展現的是5Hz和20Hz時的頻率依賴性呼吸阻力的差值(R5和R20)。圖中看出健康志願者和IHD患者不論在海德公園還是牛津街,行走4小時和26小時後的R5和R20的差異是沒有顯著統計學意義的。但是COPD患者行走在牛津街上的4小時R5和R20較行走於海德公園的R5和R20顯著升高。研究人員計算了R5與R20的差值(R5-20)來反映小氣道的情況。R5-20在COPD患者牛津街行走4小時後,比海德公園行走4小時的差值明顯增大,但是這一現象在26小時的時候消失了。

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圖 5


圖6A:健康志願者的脈搏傳播速度(PWV)顯示在海德公園行走3小時後比基線值下降了5.31%,在牛津街行走26小時後,PWV比基線值則上升了7.17%,兩處地點PWV差異的最大值出現在第26小時。COPD患者和IHD患者的PWV在兩處地點行走後顯示出了相似的表現,不過有顯著統計學差異的PWV所出現的時間點主要集中在:COPD患者為3、5、6、26小時,IHD患者為3、5、26小時。

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圖6.A


圖6B:壓力反射波增強指數(AI)在健康志願者中也出現了下降,在任何時間點海德公園行走的AI都會有所降低,最大降低幅度出現在海德公園行走3小時後,降幅達到了24.27%;然而在牛津街行走後,卻並沒有出現顯著的AI降低,雖然最大的降幅也出現在行走後3小時,但是降幅也只有4.62%。同樣,COPD和IHD患者也出現了類似的反應曲線,雖然海德公園行走3小時後AI的下降同健康志願者相似,但是他們的下降幅度比健康志願者更高。海德公園AI的下降程度與牛津街AI下降程度相比,在COPD患者中的3、5、6、26小時後差異有統計學意義,最大降幅為海德公園24.64%,牛津街16.16%。IHD患者最大降幅出現在行走3小時後,海德公園AI下降19.75%,牛津街AI下降8.64%。因此我們可以看到,與PWV一樣,在海德公園行走對於全體研究對象來說都能改善其AI。

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圖6C和D:在所有組中,研究人員觀察到了3小時後收縮壓的顯著下降和心率的顯著上升,不過兩處地點之間的差異,除了COPD患者牛津街5小時後收縮壓的下降與IHD患者牛津街26小時後收縮壓的升高之外,海德公園與牛津街之間這兩項指標並無顯著統計學差異。

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圖6.C D


圖7A和B:COPD患者暴露於升高的PM2.5、超細微粒汙染物和NO2環境下3小時,FEV1和FVC都會出現下降。FVC的下降同樣也在暴露於升高的PM10和噪音環境中觀察到。COPD患者的R5-20在暴露於PM2.5、炭黑、超細微粒汙染物、NO2 和PM104小時後觀察到了明顯的上升。但是與COPD患者不同的是,健康志願者和IHD患者這些肺功能的指標並沒有出現顯著的改變。

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圖7.A B


圖7C:關於汙染物及噪音與動脈僵硬度參數之間的關係,健康志願者和COPD患者在暴露於升高的炭黑和超細微粒汙染物環境下時,其PWV會顯著升高;健康志願者和IHD患者在暴露於高噪音環境下時,其PWV也會顯著升高。研究者同時也發現,健康志願者和COPD患者在暴露於升高的炭黑、超細微粒汙染物和NO2環境下時,他們的AI也會顯著升高,不過IHD患者沒有觀察到此種現象。

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圖7.C


圖8:將IHD患者分為藥物治療組和無藥物治療組,進行敏感性分析後發現,那些沒有口服藥物的患者在牛津街行走後PWV和AI的降低幅度要比在海德公園行走後的要減少很多。與之形成對比的,服用藥物的IHD患者在牛津街和海德公園行走後就沒有出現明顯的PWV和AI的改變。

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圖 8


討論與結論


短期暴露於交通汙染會削弱健步行走對COPD、缺血性心臟病患者和無慢性心肺疾病患者的心肺益處。作者在討論中寫道既然步行能夠對我們的心血管系統和呼吸系統有好處,那麼我們的研究建議健康人以及COPD患者和IHD患者如果想要獲得充分的健康獲益,就應該避免在高汙染環境下進行步行鍛鍊,遠離城市嘈雜擁擠的街道,去那些城市公園或綠地,抑或具備有效空氣過濾設備的室內健身房。

步行是一種非常受歡迎的日常和重要的健身運動方式,尤其適合年齡比較大的老年人和患有慢性心肺疾病的患者,而運動的同時合併藥物使用可能會降低空氣汙染對缺血性心臟病患者的不良作用。最後作者寫道針對這些負面的健康影響,政府應該大力出臺汙染控制的政策舉措,致力於控制城市街道周圍空氣的汙染水平,讓每一個市民都能夠享受到體育運動所帶來的健康獲益。



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